Anlage zur Nutzbremsung eines Wechselstromtriebfahrzeuges mit einer Mehrzahl von Einphasen-gommutator-Seriemotoren. Vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Nutzbremsung eines Wechselstromtrieb- fahrzeuges mit einer Mehrzahl von Einpha- sen-Kommutator-Seriemotoren, bei welcher für Bremsbetrieb das Feld eines Motors (Primärmotor) vom Reguliertransformer mit einer passenden Teilspannung fremd erregt wird, der Anker dieses Motors über die in Serie geschalteten Felder der übrigen Moto ren (Sekundärmotoren)
nebst einem induk tiven Zusatzwiderstand zum Leistungsaus gleich, auf eine zweite Teilspannung des Reguliertransformers zurück arbeitet, und die Anker der Sekundärmotoren über einen zwei ten induktiven Widerstand auf eine dritte Teilspannung des Reguliertransformers zu rückarbeiten. Gemäss der Erfindung werden zur Verzögerung bezw. Verhinderung der Selbsterregung die elektrischen und magne tischen Verhältnisse der Anlage entsprechend der Stabilitätsbedingung<I>A n</I> Lf M < ,-rja --@- raLo gestaltet.
In dieser für einen Motor in Nebenschluss- schaltung gültigen, aber für unsere Anlage sinngemäss anzuwendenden Stabilitätsbedin gung bedeuten<B>:</B><I>A n</I> Lf der sogenannte elek tromotorische Widerstand des Ankers, das heisst das Verhältnis Rotations EMK/Anker- strom. Lf ist der Selbstinduktionskoefizient der Motorfeldwicklung, den wir an Stelle des Kraftflusses benützen, n ist die Drehzahl des Ankers.
9. ist demzufolge eine Motor konstante, die die Polzahl, die Rotorstabzahl, die Anzahl Stromzweige der Rotorwicklung und die Umrechnung auf Ohm berücksichtigt. M ist der Koefizient der gegenseitigen In duktion für die transformatorische Verkettung des Ankers und des Feldes über den Regu- liertransformer. Ein selbsterregter Anker strom überträgt sich auf den Feldstromkreis im Verhältnis der Teilspannungen am Re guliertransförmer bezw. im Verhältnis der entsprechenden Windungszahlen,
normale Ei sensättigung vorausgesetzt, r., r" sind die gesamten induktionslosen Widerstände des Anker- und Feldstromkreises, L.Le die ent sprechenden Gesamtinduktivitäten. Die an geführte Stabilitätsbedingung wird erhalten, wenn für einen mit Nebenschlusserregung generatorisch betriebener) Motor die beiden Spannungsgleichungen im Anker (Primär-) und Feld (Sekundär-) stromkreis aufgestellt werden,
nämlich <I>0</I> =-Mdieldt -j- Ladialdt <I>1-</I> r" i"- AnLfie <I>0</I> =-Ledieldt + Mdialdt-reie.
Für beide Ströme in und i" ergibt sich die gleichlautende Bestimmungsgleichung d2ildt2 + (R/L)dildt -f- (IILC)i <I>= 0,</I> woraus sich der selbsterregte Strom ergibt zu i=Je-(RIL)t sin (aut-a). Für R als scheinbaren Widerstand für den selbsterreg ten Strom ergibt sich<I>R =</I> re(LalLe) -f- ra- A <I>n</I> Lf (MILe) <I>;
</I> ferner die scheinbare Induk- tivität und Kapazität<I>L =</I> La--(H2/L") und 1)C <I>=</I> r-, re/Le.
Von den vorstehenden Ausdrücken inte ressiert uns nur der Ausdruck für R als Kriterium für die Selbsterregung. Diese tritt auf, wenn R _@ 0 ist, sie tritt nicht auf, wenn R > 0 ist.
Die Stabilitätsbedingung ist demnach wie vorstehend aufgeführt AnLfMCreLm+r.Le. Kleines Lf bedeutet stark gesättigtes Feld, bezw. stark gesättigter Primärmotor, kleines M stark gesättigter Reguliertrar)sformer. Ein grosses r. kommt aus wirtschaftlichen Grün der) nicht in Frage. Da Lf in L. enthalten ist, können wir L. nicht gross machen.
Hin gegen darf r. mässig vergrössert werden, weil in Verbindung mit einem grossen L" stark zur Geltung kommt. L" ist bezüglich des selbsterregten Stromes gross zu halten, was nur so zu verstehen ist, dass La mit wach sendem Strome nicht kleiner wird. Dies wird bekanntlich so erreicht, dass man das Eisen des bezügl. induktiven Widerstandes nicht übersättigt, oder dass man in den Kraftlinien weg des Eisenkerns einen Luftspalt einschal tet. Im übrigen ist Lp, in der Grösse bestimmt durch die Nutzbremsleistung.
An die Stelle eines stark gesättigten Reguliertransformers oder eines stark gesät tigten Primärmotors kann mit gleichem Effekt auch ein stark gesättigter Zwischentransfor- mer vor das Primärfeld treten oder dieselben ergänzen.
Im Sinne der Stabilitätsbedingung wirkt auch ein passend grosser in den Primärfeld stromkreis eingeschalteter induktiver Wider stand, dessen EMK nach Grösse und Phase bestimmt wird durch den Sekundärankerstrom, allenfalls auch durch den Gesamtankerstrom. Dieser Widerstand erzwingt mit Bezug auf der) Fremdstrom einen gegenläufigen Strom zum Strom, der sich transformatorisch vom Wicklungsteil des Reguliertransformers, der im Ankerstromkreis liegt, auf den Wicklungs teil des Reguliertransformers, der im Primär feldstromkreis liegt, überträgt und bringt demzufolge 9 n Lf, d.
1r. den sogenannten elektromotorischen Ankerwiderstand zum Ver schwinden oder auf einen positiven Wert.
Beispiele des Erfindungsgegenstandes sind irr den Abb. 1 und 2 dargestellt.
In Abb. 1 sind beispielsweise vier Trieb motoren eines elektrischen Triebfahrzeuges unter Weglassung der Kompensations- und Hilfsfeldwicklung angenommen. Auch die Regulierung ist weggelassen und vom Regir- liertransformer nur die Sekundärwicklung dargestellt. Die Anschlüsse am Regulier transformer sind beispielsweise unveränderlich angenommen und die Regulierung im Hoch spannungsteil des Reguliertransformers ge dacht.
T ist die Sekundärwicklung des Re- guliertransforiners, Ai bis 9a sind die Anker der 4 Motoren, .L1 und F'i deren Felder, X1 und X2 künstliche induktive Widerstände, Ui, U1 + U2, Ua sind die Teilspannungen) arn Reguliertransformer für den Sekun däranker, den Primäranker und der)
Primär feldstromkreis. Gemäss der Stabilitätsbedin gung können entweder die Felder, in unse rem Falle besonders das Primärfeld, oder der Reguliertransformer oder beide zusammen stark gesättigt sein. Mit dem induktionslosen Widerstand r im Primärfeldstromkreis ist die Vergrösserung von r0 in der Stabilitätsbedin gung angedeutet. Es ist klar, dass irgend eines dieser Stabilisierungsmittel für sich allein, oder in irgend einer Verbindung mit einander angewendet werden können.
In Abb.2 ist bei gleicher wie Abb. 1 zu Grunde geleg ten Schaltung mit 4 Motoren ein stark @ ge- sättigter Zwischentransformer Xs vor das Primärfeld gelegt. Dieses Stabilisationsmittel kann wieder für sich allein, oder in irgend einer Verbindung mit den vorerwähnten Mit teln angewendet werden.
An Stelle eines induktiven Widerstandes Xi wie in Abb. 1 sind in Abb. 2 deren 3, d. b. Xi, Xz, Xs, getreten. X4 in Abb. 2 ist identisch mit X2 in Abb. 1. Anstatt die 3 Sekundäranker nach Abb. 1 und 2 elektrisch parallel zu schalten, können sie natürlich auch in Serie geschaltet werden bei entsprechend geänderten Teil spannungen am Reguliertransformer.
Abb. 2 könnte noch durch den vorstehend erwähnten induktiven Dämpfungswiderstand ergänzt werden. Dieser Widerstand wäre beispielsweise zwischen X3 und X4 in den Sekundärankerstromkreis einzuschalten, wo bei der Anschluss des Zwischentransformers (primär) gegen Xs vorzuverlegen wäre. Auch dieses Mittel kann für sich oder in irgend einer Verbindung mit den andern erwähnten Mitteln angewendet werden.
Die angegebenen Stabilisierungsmittel er lauben die grundsätzlichen Vorteile der zu Grunde gelegten Nutzbremsschaltung mit Nebenschlusserregung des Primärmotors und gemischter Erregung der Sekundärmotoren, die im Leistungsfaktor, im kleineren Auf wand an künstlich induktivem Bremswider stand und in der betriebstechnisch vorteil hafteren Bremskraftkarakteristik liegen, auch praktisch auszunützen.
System for regenerative braking of an AC traction vehicle with a plurality of single-phase gommutator series motors. The present invention relates to a system for regenerative braking of an AC drive vehicle with a plurality of single-phase commutator series motors, in which the field of a motor (primary motor) is externally excited by the regulating transformer with a suitable partial voltage for braking operation, the armature of this motor via the Series-connected fields of the other motors (secondary motors)
In addition to an additional inductive resistor for power compensation, works back to a second partial voltage of the regulating transformer, and the armature of the secondary motors works back to a third partial voltage of the regulating transformer via a second inductive resistor. According to the invention to delay BEZW. Prevention of self-excitation The electrical and magnetic conditions of the system are designed according to the stability condition <I> A n </I> Lf M <, -rja - @ - raLo.
In this stability condition, which is valid for a motor in a shunted circuit, but which is to be applied analogously to our system, <B>: </B> <I> A n </I> Lf is the so-called electromotive resistance of the armature, i.e. the ratio Rotational EMF / armature current. Lf is the self-induction coefficient of the motor field winding, which we use instead of the power flow, n is the speed of the armature.
9. is therefore a constant motor that takes into account the number of poles, the number of rotor rods, the number of current branches in the rotor winding and the conversion to ohms. M is the coefficient of mutual induction for the transformer chaining of the armature and the field via the regulating transformer. A self-excited armature current is transferred to the field circuit in the ratio of the partial voltages on the Regulating transformer respectively. in the ratio of the corresponding number of turns,
Assuming normal egg saturation, r., r "are the total inductance-free resistances of the armature and field circuit, L.Le the corresponding total inductances. The stability condition mentioned above is obtained if the two voltage equations in the armature for a motor operated as a generator with shunt excitation (Primary) and field (secondary) circuits are set up,
namely <I> 0 </I> = -Mdieldt -j- Ladialdt <I> 1- </I> r "i" - AnLfie <I> 0 </I> = -Ledieldt + Mdialdt-reie.
For both currents in and i ", the equation d2ildt2 + (R / L) dildt -f- (IILC) i <I> = 0, </I> results in the same equation, from which the self-excited current results in i = Je- (RIL ) t sin (aut-a). For R as the apparent resistance for the self-excited current, <I> R = </I> re (LalLe) -f- ra- A <I> n </I> Lf ( MILe) <I>;
</I> also the apparent inductance and capacitance <I> L = </I> La - (H2 / L ") and 1) C <I> = </I> r-, re / Le.
Of the above expressions, we are only interested in the expression for R as a criterion for self-excitation. This occurs when R _ @ 0, it does not occur when R> 0.
The stability condition is therefore AnLfMCreLm + r.Le as stated above. Small Lf means strongly saturated field, resp. strongly saturated primary engine, small M strongly saturated regulating tar) sformer. A big r. is out of the question for economic reasons. Since Lf is contained in L., we cannot make L. large.
On the other hand, r. be increased moderately, because in connection with a capital L "comes into its own. L" is to be kept large with regard to the self-excited current, which is only to be understood in such a way that La does not decrease as the current increases. As is well known, this is achieved by removing the iron of the bezügl. inductive resistance is not oversaturated, or that an air gap is switched on in the lines of force away from the iron core. Otherwise, Lp is determined in size by the regenerative braking power.
Instead of a strongly saturated regulating transformer or a strongly saturated primary motor, a strongly saturated intermediate transformer can also appear in front of the primary field or supplement it with the same effect.
In terms of the stability condition, a suitably large inductive resistor switched into the primary field circuit, whose EMF size and phase is determined by the secondary armature current, and possibly also by the total armature current, also acts. With reference to the external current, this resistance forces a current in the opposite direction to the current, which transforms itself from the winding part of the regulating transformer, which is in the armature circuit, to the winding part of the regulating transformer, which is in the primary field circuit, and consequently brings 9 n Lf, i.e. .
1r. the so-called electromotive armature resistance to disappear or to a positive value.
Examples of the subject matter of the invention are shown in FIGS. 1 and 2.
In Fig. 1, for example, four drive motors of an electric traction vehicle are assumed with the omission of the compensation and auxiliary field winding. The regulation is also omitted and only the secondary winding of the regulating transformer is shown. The connections on the regulating transformer are assumed to be unchangeable, for example, and the regulation in the high-voltage part of the regulating transformer is thought.
T is the secondary winding of the regulating transformer, Ai to 9a are the armatures of the 4 motors, L1 and F'i their fields, X1 and X2 artificial inductive resistances, Ui, U1 + U2, Ua are the partial voltages) arn regulating transformer for the Secondary sick, the primary sick and the)
Primary field circuit. According to the stability condition, either the fields, in our case especially the primary field, or the regulating transformer or both together can be strongly saturated. The inductionless resistance r in the primary field circuit indicates the increase in r0 in the stability condition. It will be understood that any of these stabilizing agents can be used alone or in any combination with one another.
In Fig. 2, with the same circuit as Fig. 1, with 4 motors, a highly saturated intermediate transformer Xs is placed in front of the primary field. Again, this stabilizer can be used on its own or in any combination with the aforementioned agents.
Instead of an inductive resistor Xi as in Fig. 1, Fig. b. Xi, Xz, Xs, kicked. X4 in Fig. 2 is identical to X2 in Fig. 1. Instead of connecting the 3 secondary armatures according to Fig. 1 and 2 electrically in parallel, they can of course also be connected in series if the partial voltages on the regulating transformer have changed accordingly.
Fig. 2 could be supplemented by the inductive damping resistor mentioned above. This resistor would have to be switched into the secondary armature circuit between X3 and X4, for example, where the connection of the intermediate transformer (primary) would have to be brought forward to Xs. This remedy can also be used on its own or in any combination with the other remedies mentioned.
The specified stabilization means allow the basic advantages of the underlying regenerative braking circuit with shunt excitation of the primary motor and mixed excitation of the secondary motors, which was in the power factor, in the smaller expenditure on artificially inductive braking resistor and in the operationally more advantageous braking force characteristics, to be used in practice.